基底外側杏仁核群的心理功能的細胞機制分析

秦晶

摘 要：對杏仁核功能的研究包括宏觀尺度的影像分析，中間尺度的纖維環路分析，以及單細胞尺度的微觀分析。受海馬的概念細胞的啟發，選擇從單細胞活動機制的角度切入，整理了基底外側杏仁核群中效價細胞、顯著性細胞、中間抑制性細胞等的一些活動規律。不論是心理的活動還是外在的行為都要落實到細胞上，而細胞與細胞并不相同，它們是存在功能差異和位階差異的，正是細胞組成的網絡的動態活動構成了人和動物的心理和認知。

關鍵詞：效價;效價編碼;中間細胞

中圖分類號：F24 ? ? 文獻標識碼：A ? ? ?doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2020.09.049

基底外側杏仁核群（basolateral complex of the amygdala，BLA）是人的杏仁復合核內最大，分化最好的核群。它包括外側杏仁核（lateral amygdala，LA），杏仁基底核（basal amygdala，BA）和杏仁副基底核（basomedial amygdala，BM）。杏仁核外側基底核團的細胞類型包括谷氨酸能主細胞和抑制型中間細胞。

對刺激效價的識別是具有生物適應價值的。杏仁核對刺激的效價敏感，它編碼刺激是好還是壞，是有利還是不利。實際上每一個受杏仁核編碼的刺激效價都會落在“好”和“壞”的連續區上，這對確保產生合適的后續行為反應是非常重要，比如是選擇趨近和獲得食物，安全和社交伙伴，還是對危險產生警惕，回避或進攻行為都需要先判斷這個刺激是好還是壞。

1 效價編碼細胞

1.1 基底外側杏仁核群編碼的效價

基底外側杏仁核群既編碼正性效價，也編碼負性效價。傳統觀點認為，杏仁核是恐懼，焦慮等負性情緒的核心腦區，編碼負性情緒，實際上基底外側杏仁核也編碼正性效價。有研究顯示損毀杏仁核也將損壞獎賞型條件反射環路，比如損壞外側杏仁核將不能建立由安非他命刺激綁定的位置偏好（Hiroi N，et al.，1991），損壞中央杏仁核將不能對獎勵刺激產生朝向反應（Gallagher M，et al.，1990）。而且，小鼠實驗也發現，基底外側杏仁核群不僅編碼視覺，聽覺的效價刺激，也編碼嗅覺和味覺的效價刺激，比如小鼠會編碼甜水和食物小球（Sanghera MK，et al.，1979; Schoenbaum G，et al.，1998; Tye KM，et al.，2008; Uwano T，et al.，1995）。

1.2 基底外側杏仁核群的固定的效價編碼細胞

一項最近的研究提出證據 證明基底外側杏仁核群中的效價特異化的細胞總體（ensembles）一旦形成，就不可改變（Redondo RL，et al.2014）。也有研究證明有部分的外側杏仁核細胞穩定的參與恐懼和獎勵的記憶線，基底杏仁核中也存在這樣的細胞。效價細胞是將物理特征和其效價做合并編碼的，要注意的是該細胞只會特異的對具有結果效價的物理特征放電，而不是單純對線索的物理特征放電（Hsiang H-LL，et al.）。也就是說如果某個線索沒有效價價值，那么效價細胞不會對其放電。

1.3 中間抑制型細胞的角色

從上文分析可知，效價細胞不會改變編碼，那么就需要其它細胞來實現編碼的靈活性。研究發現，生理上顯著的刺激和其條件刺激可以改變抑制型的中間細胞，而抑制型的中間細胞是主細胞放電活動的門控細胞（gate）。比如我們發現在非條件刺激（US）條件下，當PV細胞 （一種中間細胞，與BLA主細胞的胞體有突觸聯結，在足部電擊時會受到抑制，由此使得BLA的主神經細胞實現了去抑制，開始放電;而在條件刺激（CS）條件下，PV細胞抑制了SOM型中間細胞（這種中間細胞與主神經細胞的部分樹突有突觸聯結），以此實現對輸入驅動的活動都去抑制。

有趣的是，在體記錄PV和SOM細胞的活動發現它們的角色不止于上面的模型。發現有相當一部分的中間細胞的亞型對條件刺激和非條件刺激的反應方式與上個模型中描述的方式相反。說明在基底外側杏仁核群的中間細胞中存在有拮抗功能的平行環路，管理著編碼正性和負性效價的細胞的放電活動。而平行競爭網絡之間的相互抑制就可以實現編碼狀態的靈活切換，體現了抑制型中間細胞對杏仁核功能網絡的塑造作用。

1.4 控制與重塑效價編碼

來自額葉的長距離投射神經與中間細胞和夾層細胞存在突觸聯結，從而可以借由調控中間細胞網絡來調節杏仁核的效價活動（Cho J-H，et al.，2013）。新證據顯示，主細胞上的抑制突觸可以隨著經驗改變，比如消除訓練能增加PV胞體突觸對在恐懼學習中激活的主細胞的聯結，也就是說當線索的價值改變時，抑制細胞網絡可以改變基底外側杏仁核對原刺激的編碼結果（Trouche S，et al.，2013）。

2 顯著性編碼

顯著性編碼是效價編碼的有效補充。刺激的顯著性就是刺激的強度，而且它是大腦在對刺激進行編碼的時候的第二編碼維度，這與心理學中的情緒模型理論也是一致的。研究顯示，一些基底外側杏仁核群的放電單元對恐懼線索和獎勵線索都放電（Belova MA，et al.，2007;Sangha S，et al，2013），而且這些放電的細胞都與自主神經系統之間有直接的聯結。這些聯結體現了對刺激顯著性的加工可能對喚醒和注意的過程發揮作用。

3 功能網絡假說

和海馬中的概念細胞一樣，基底外側杏仁核群中的效價細胞是分散存在的，并不像初級視覺皮層的細胞那樣，即具有相同相近感受野的細胞匯聚在一起。所以說編碼相反效價的細胞在生理地圖上不能被截然分開，而是混合在一起（Shabel SJ，et al.，2009; Zhang W，et al.2013）盡管位置上分開，但是它們對相同效價的信號的放電，比對相反信號的放電呈現出更高的關聯性，這也就支持了功能網絡的假說。

4 基底外側杏仁核群對其它腦區的影響

杏仁核中的信息如何影響下游的皮層環路就是非常有趣的問題。杏仁核發出的信號在新皮層中的作用似乎與縝密的計劃行為并不緊密相關，而是主要參與決策環節中巴浦洛夫條件反射的行為反應。

基底外側杏仁核對伏隔核（NAc）有大量投射，伏隔核的作用是調整對自然獎勵和藥物獎勵的提示線索的動機行為，因此“基底外側杏仁核—伏隔核”投射使得線索的效價信息可以直接影響動機行為。基底外側杏仁核對海馬有大量投射，電刺激基底外側杏仁核會破壞海馬CA1區的長時程增強活動的誘發。

一般認為腹內側前額葉（vmPFC）對杏仁核的活動具有抑制作用。腹內側前額葉與基底外側杏仁核有相互的聯結，它還投射到夾層細胞中并因此抑制中央杏仁核中部分的神經活動。人類的fMRI研究顯示，腹內側前額葉和杏仁核在條件性恐懼的消退和對負性情緒的自主控制中的活動是負相關（Urry HL，et al.，2006; Johnstone T，et al.，2007; Delgado MR，et al.，2008）。

綜上，基底外側杏仁核群中存在特異性的效價編碼細胞，而且是固定效價編碼，不會由于輸入刺激的改變而改變所編碼的效價。同時，也存在刺激顯著性的編碼細胞。如果將效價編碼細胞和顯著性編碼細胞視為固定元件，那么中間抑制性細胞的存在則為整個神經網絡的可塑性（學習）創造了條件。目前發現，中間抑制性細胞分為兩個平行的拮抗系統，因而可以在去抑制主細胞的活動中實現靈活的轉換。另外，腹內側前額葉與基底外側杏仁核的抑制性中間細胞和夾層細胞的聯結也可以再次證明，抑制性中間細胞在網絡編碼中的重要地位。

參考文獻

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